CM-EPDM合金彈性體導(dǎo)熱復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、隨著電子科技的發(fā)展，具有高彈性的橡膠導(dǎo)熱復(fù)合材料在導(dǎo)熱墊片、熱界面材料等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。然而，隨著導(dǎo)熱填料的添加，復(fù)合材料的機(jī)械性能急劇下降，真正意義上的低填充高導(dǎo)熱的彈性體導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備仍然是亟待解決的課題。本文利用共混聚合物相分離原理，將氯化聚乙烯(CM)與三元乙丙橡膠(EPDM)共混物作為基體，添加片狀BN作為導(dǎo)熱填料，制備了CM/EPDM/BN導(dǎo)熱復(fù)合材料。利用雙輥開(kāi)煉誘導(dǎo)BN取向排列，大幅提高了導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。利

2、用BN與基體中兩相的親和力不同，誘導(dǎo)BN選擇性分布，以更低的導(dǎo)熱逾滲閾值獲得了導(dǎo)熱通路。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　利用固體核磁共振技術(shù)和紅外光譜分析，研究了不同廠家、不同氯含量的氯化聚乙烯橡膠的鏈結(jié)構(gòu)和序列結(jié)構(gòu)。測(cè)試了不同牌號(hào)CM生膠硫化后的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，分析了微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氯含量最高的CH420(42％)具有最為均勻的氯原子分布，拉伸強(qiáng)度為10.1Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)742％。采用DMTA和T

3、GA測(cè)定了CM膠動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，結(jié)果顯示CH420的Tg達(dá)到4℃，起始分解溫度最低，為260℃。CM1035X表現(xiàn)出較高的拉伸強(qiáng)度、較低的門(mén)尼粘度和較好的熱穩(wěn)定性，綜合性能較好。
　　選取極性較強(qiáng)的CM橡膠和極性較弱的EPDM橡膠，制備了不同并用比的CM/EPDM合金彈性體，使用過(guò)氧化物硫化劑作為兩種橡膠的共硫化體系。測(cè)試了CM/EPDM合金彈性體的硫化特性和力學(xué)性能。使用噻二唑硫化體系單相硫化CM膠，利用二甲苯為溶劑將合

4、金彈性體中EPDM相刻蝕，在掃描電鏡下觀察不同并用比的CM/EPDM合金彈性體的微觀相結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，在CM/EPDM配比為50/50時(shí)，CM/EPDM合金彈性體形成微觀的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
　　制備了不同粒徑、不同用量BN填充的CM/EPDM/BN導(dǎo)熱復(fù)合材料，采用改進(jìn)的雙輥開(kāi)煉工藝使得BN發(fā)生取向分布，利用BN與EPDM的親和性更好使得BN選擇性的分布在EPDM相中。在掃描電鏡下觀察了BN在合金彈性體基體中的分布結(jié)構(gòu)，測(cè)試了復(fù)合材

5、料的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、壓縮生熱和熱穩(wěn)定性等，分析了BN的粒徑和用量以及BN取向和選擇性分布對(duì)復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，在力學(xué)性能上，隨著B(niǎo)N粒徑的增大，CM/EPDM/BN導(dǎo)熱復(fù)合材料的力學(xué)性能變差，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的下降。以10μmBN為填充劑，隨著B(niǎo)N用量的增加，CM/EPDM/BN導(dǎo)熱復(fù)合材料的力學(xué)性能先增大，達(dá)到30wt％填充量之后開(kāi)始減小。在BN填充量為30wt％時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到8.7MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到40

6、5％。導(dǎo)熱性能上，10μmBN填充的復(fù)合材料導(dǎo)熱性能最好，隨著B(niǎo)N填充量的增加，CM/EPDM/BN導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨之增大，在BN填充量為40wt％時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到1.8Wm-1K-1。以CM/EPDM為基體，誘導(dǎo)BN的選擇性分布有效降低了導(dǎo)熱的逾滲閾值。以CM/EPDM為基體相比于純的EPDM為基體，添加同樣的BN，導(dǎo)熱的逾滲閾值從30wt％降低到20wt％。利用CM/EPDM共混有效改善了純CM的壓縮生熱。添加BN后